JP3436486B2 - Ultrasonic vibrator and manufacturing method thereof - Google Patents

Ultrasonic vibrator and manufacturing method thereof

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JP3436486B2 JP12251698A JP12251698A JP3436486B2 JP 3436486 B2 JP3436486 B2 JP 3436486B2 JP 12251698 A JP12251698 A JP 12251698A JP 12251698 A JP12251698 A JP 12251698A JP 3436486 B2 JP3436486 B2 JP 3436486B2
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vibrating plate
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波振動子及び
その製造方法、特に超音波ビームのフォーカス方法の改
良を行うための超音波振動子及び製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic vibrator and a manufacturing method thereof, and more particularly to an ultrasonic vibrator and a manufacturing method for improving an ultrasonic beam focusing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】被検体である生体に対して超音波の送受
を行い、生体の観察を行う超音波診断装置が普及してい
る。その診断装置に接続する超音波プローブに使用する
超音波振動子は、一般に、積層構造を呈している。例え
ば、実際に超音波を発生する圧電振動子を中心として、
その後面には機械的なダンピングを行い、周波数帯域を
広くするためのバッキング材が配置されている。一方、
前記圧電振動板の前面には、それぞれλ/4に相当する
二層の整合層が配置されている。前記整合層は、前記圧
電振動板などの音響インピーダンスと、被検体である生
体の音響インピーダンスとの整合を行うことによって、
超音波の伝達性の向上を図っている。なお、前記圧電振
動板の表面及び裏面には、複数の電極が形成され、例え
ば、表面側にマイナス用リード線(必要に応じてフレキ
シブルケーブル)が接続され、裏面側にプラス用リード
線(必要に応じてフレキシブルケーブル)が接続され、
圧電振動板の表裏面に所定電圧を印加し超音波を送波す
ると共に、生体等で反射した反射波による信号の送出を
行う。
2. Description of the Related Art An ultrasonic diagnostic apparatus for observing a living body by transmitting and receiving ultrasonic waves to and from a living body, which is a subject, is widely used. The ultrasonic transducer used in the ultrasonic probe connected to the diagnostic device generally has a laminated structure. For example, focusing on the piezoelectric vibrator that actually generates ultrasonic waves,
A backing material is disposed on the rear surface of the back surface for mechanical damping to widen the frequency band. on the other hand,
Two matching layers corresponding to λ / 4 are arranged on the front surface of the piezoelectric diaphragm. The matching layer, by matching the acoustic impedance of the piezoelectric diaphragm or the like, and the acoustic impedance of the living body that is the subject,
The transmission of ultrasonic waves is improved. A plurality of electrodes are formed on the front surface and the back surface of the piezoelectric vibrating plate. For example, a minus lead wire (flexible cable if necessary) is connected to the front surface side and a plus lead wire (necessary to the back surface side). Flexible cable) according to
A predetermined voltage is applied to the front and back surfaces of the piezoelectric vibrating plate to transmit an ultrasonic wave, and at the same time, a signal is transmitted by a reflected wave reflected by a living body or the like.

【0003】ところで、前記超音波振動子によって、超
音波ビームの送受信を行う場合、超音波ビームのフォー
カスが必要になる。この場合、圧電振動板を構成する振
動素子の配列方向のフォーカスは、送信時では、各振動
子に印加する送信波を遅延させることにより、また、受
信時では、各振動子の受信波を遅延させることにより行
っている(電子フォーカス)。一方、振動素子の配列方
向と直交する方向の超音波ビームのフォーカスは、音響
レンズを用いて、所定位置の焦点形成を行い電子走査方
向に直角な方向の分解能を向上している。なお、前記音
響レンズは、直接生体に接触するため、生体との密着性
を維持するために、音響レンズ形状を凸状としている。
この場合、生体内での音速が約1530m/秒なので、
音響レンズの材質は音速が生体より遅いものが必要にな
る。一般には、音速が約1000m/秒のシリコーンゴ
ムが使用されている。
By the way, when transmitting and receiving an ultrasonic beam by the ultrasonic transducer, it is necessary to focus the ultrasonic beam. In this case, focusing in the array direction of the vibrating elements that make up the piezoelectric vibrating plate is performed by delaying the transmission wave applied to each transducer during transmission and delaying the reception wave of each transducer during reception. By doing (electronic focus). On the other hand, focusing of the ultrasonic beam in the direction orthogonal to the array direction of the vibrating elements uses an acoustic lens to form a focus at a predetermined position to improve the resolution in the direction perpendicular to the electronic scanning direction. Since the acoustic lens directly contacts the living body, the acoustic lens has a convex shape in order to maintain the close contact with the living body.
In this case, the speed of sound in the living body is about 1530 m / sec,
The material of the acoustic lens needs to have a speed of sound slower than that of a living body. Generally, a silicone rubber having a sound velocity of about 1000 m / sec is used.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、シリコーンゴ
ムを用いた音響レンズは、音速の温度依存性が大きく、
使用環境によって、フォーカス位置のばらつきが発生す
るという問題がある。また、シリコーンゴム製の音響レ
ンズは、高周波における減衰が大きいという問題があ
る。この減衰は、特に音響レンズの中心部に向かうに従
って大きくなる傾向があり、超音波ビーム特性が劣化し
てしまうという問題があり、超音波振動子本来の性能を
十分に発揮することができない。
However, the acoustic lens using silicone rubber has a large temperature dependence of the sound velocity,
There is a problem that the focus position varies depending on the usage environment. Further, the acoustic lens made of silicone rubber has a problem that attenuation at high frequencies is large. This attenuation tends to increase particularly toward the central portion of the acoustic lens, and there is a problem that the ultrasonic beam characteristics are deteriorated, and the original performance of the ultrasonic transducer cannot be fully exhibited.

【0005】一方、音響レンズを使用する代わりに、振
動子表面を曲率を持った凹面形状とする場合には、振動
素子の電極と引出リード間の接続が形状的に困難になっ
てしまうという問題がある。
On the other hand, instead of using the acoustic lens, when the surface of the vibrator is formed into a concave surface having a curvature, the connection between the electrode of the vibration element and the extraction lead becomes difficult in terms of shape. There is.

【0006】本発明は、上述の問題点を解決することを
課題としてなされたものであり、その目的は、前記問題
を持つ音響レンズを用いることなく超音波ビームの集束
を行い焦点形成を行うことのできる超音波振動子及びそ
の製造方法を提供することにある。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to focus an ultrasonic beam and form a focus without using an acoustic lens having the above problem. An object of the present invention is to provide an ultrasonic transducer and a manufacturing method thereof.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するために、本発明の構成は、超音波の走査方向に対し
直交する方向に所定曲率を持った上面を有する硬質のバ
ッキング材の上面に、シグナルリード薄板として機能す
シート状の第1フレキシブルケーブルと、前記走査方
向と平行な切欠き溝が、超音波の走査方向に対し直交す
る方向に複数形成され、表裏面の少なくとも一方面が分
割された圧電振動板と、グランドリード薄板として機能
するシート状の第2フレキシブルケーブルと、一層以上
の整合層と、を順次積層して積層体を形成する積層工程
と、前記積層体の上方または下方より圧力を加え、前記
第1フレキシブルケーブル及び第2フレキシブルケーブ
ルによって前記圧電振動板を表裏面から挟み込んだ状態
で、前記バッキング材の上面形状に沿った形状に当該積
層体を押圧変形する変形工程と、を含むことを特徴とす
る。
In order to achieve the above-mentioned object, the structure of the present invention comprises a hard backing material having an upper surface having a predetermined curvature in a direction orthogonal to the scanning direction of ultrasonic waves. On the top surface, it functions as a signal lead thin plate.
A sheet-shaped first flexible cable, a plurality of notched grooves parallel to the scanning direction are formed in a direction orthogonal to the ultrasonic scanning direction, and at least one of the front and back surfaces is divided; Functions as a thin sheet of ground lead
A sheet-like second flexible cable, a laminating step of forming a laminated by stacking and one layer of the matching layer, sequentially body, the pressure from above or below the laminate addition to, the
First flexible cable and second flexible cable
With the piezoelectric diaphragm sandwiched between the front and back
Then, a deformation step of pressing and deforming the laminated body into a shape along the upper surface shape of the backing material is included.

【0008】ここで、前記圧電振動板は複数の振動素子
が走査方向に配列され、前記バッキング材は前記配列方
向と直交する方向において所定曲率を有している。ま
た、前記第1フレキシブルケーブルと第2フレキシブル
ケーブルは圧電振動板に接続され、圧電振動板の駆動電
圧の印加及び受信した反射超音波ビームによる信号の送
出を行っている。
Here, the piezoelectric vibrating plate has a plurality of vibrating elements arranged in a scanning direction, and the backing material has a predetermined curvature in a direction orthogonal to the arrangement direction. Further, the first flexible cable and the second flexible cable are connected to a piezoelectric vibrating plate to apply a drive voltage to the piezoelectric vibrating plate and send a signal by the received reflected ultrasonic beam.

【0009】この構成によれば、圧電振動板や整合層が
バッキング材の曲面に応じた形状に押圧形成されるの
で、前記圧電振動板から送受信される超音波ビームを前
記曲率に応じた方向に集束させることができる。また、
シート状の第1,第2フレキシブルケーブルによって圧
電振動板を挟み込んだ状態で積層体を押圧変形させるた
め、湾曲する圧電振動板と各フレキシブルケーブルとの
接続を容易に行うことができる。
According to this structure, since the piezoelectric vibrating plate and the matching layer are pressed and formed in a shape corresponding to the curved surface of the backing material, the ultrasonic beam transmitted and received from the piezoelectric vibrating plate is directed in the direction corresponding to the curvature. Can be focused. Also,
Since the laminated body is pressed and deformed while the piezoelectric vibrating plate is sandwiched by the sheet-shaped first and second flexible cables, it is possible to easily connect the bending piezoelectric vibrating plate and each flexible cable.

【0010】上記のような目的を達成するために、本発
明の構成は、前記製造方法において、前記変形工程は、
前記バッキング材の上面形状に対応した形状を持った押
圧面を有する加圧板によって積層体を押圧変形させるこ
とを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, in the structure of the present invention, in the manufacturing method, the deforming step includes
It is characterized in that the laminated body is pressed and deformed by a pressing plate having a pressing surface having a shape corresponding to the upper surface shape of the backing material.

【0011】この構成によれば、積層体を均一な押圧力
により容易に押圧変形させることができる。
According to this structure, the laminate can be easily pressed and deformed by a uniform pressing force.

【0012】上記のような目的を達成するために、本発
明の構成は、前記製造方法において、第1フレキシブル
ケーブルと圧電振動板の2面のうち一方の電極間及び第
2フレキシブルケーブルと圧電振動板の2面のうち他方
の電極間の接続を、積層体の押圧変形と同時に行うこと
を特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the structure of the present invention is the manufacturing method, wherein between the electrodes of one of the two surfaces of the first flexible cable and the piezoelectric vibrating plate and between the second flexible cable and the piezoelectric vibrating plate. It is characterized in that the connection between the other electrodes of the two surfaces of the plate is performed at the same time as the pressing deformation of the laminate.

【0013】この構成によれば、電極の接続作業を容易
かつ迅速に行うことができる。
According to this structure, the electrode connecting work can be performed easily and quickly.

【0014】上記のような目的を達成するために、本発
明の構成は、さらに、前記バッキング材と前記積層体の
間、及び前記積層体の積層間に接着剤を介在させる工程
と、前記変形工程の押圧状態を維持したまま前記接着剤
を硬化させる硬化工程と、を含むことを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the structure of the present invention further comprises the step of interposing an adhesive between the backing material and the laminate, and between the laminates, and the modification. And a curing step of curing the adhesive while maintaining the pressed state of the step.

【0015】この構成によれば、バッキング材の曲面に
応じた形状の積層体を有する超音波振動子を一連の連続
した製造工程で容易に製造することができる。
According to this structure, the ultrasonic transducer having the laminate having the shape corresponding to the curved surface of the backing material can be easily manufactured by a series of continuous manufacturing steps.

【0016】上記のような目的を達成するために、本発
明の構成は、前記製造方法において、硬化工程の後、配
列振動子に分割するために、前記積層体に溝を形成する
溝形成工程を含むことを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the structure of the present invention is, in the manufacturing method, a groove forming step of forming a groove in the laminate for dividing into arrayed vibrators after the curing step. It is characterized by including.

【0017】この構成によれば、配列タイプの振動子の
作成を配線等も含めて容易に行うことができる。
According to this structure, it is possible to easily form an array type vibrator including wiring and the like.

【0018】上記のような目的を達成するために、本発
明の構成は、超音波の走査方向に対し直交する方向に所
定曲率を持った上面を有する硬質のバッキング材と、前
記バッキング材の上面形状に沿って湾曲させるために前
記走査方向と平行な切欠き溝が、超音波の走査方向に対
し直交する方向に複数形成され、表裏面の少なくとも一
方面が分割された湾曲可能な圧電振動板と、前記圧電振
動板の湾曲形状に沿って湾曲した一層以上の整合層と、
を含み、前記圧電振動板の表裏面には、当該圧電振動板
を挟み込み、シグナルリード薄板及びグランドリード薄
板として機能するシート状のフレキシブルケーブルが密
着配置されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the structure of the present invention has a hard backing material having an upper surface having a predetermined curvature in a direction orthogonal to the scanning direction of ultrasonic waves, and an upper surface of the backing material. A bendable piezoelectric vibrating plate in which a plurality of notched grooves parallel to the scanning direction are formed in a direction orthogonal to the scanning direction of the ultrasonic wave in order to bend along the shape, and at least one of the front and back surfaces is divided. And one or more matching layers curved along the curved shape of the piezoelectric vibration plate,
The front surface and the back surface of the piezoelectric diaphragm include the piezoelectric diaphragm.
Sandwiching the signal lead thin plate and ground lead thin
A sheet-shaped flexible cable that functions as a plate is closely arranged.

【0019】この構成によれば、前記圧電振動板から送
受信される超音波ビームを前記曲率に応じた方向に集束
させることができる。また、シート状の第1,第2フレ
キシブルケーブルによって圧電振動板を挟み込んだ状態
で積層体を押圧変形させるため、湾曲する圧電振動板と
各フレキシブルケーブルとの接続を容易に行うことがで
きる。
According to this structure, the ultrasonic beam transmitted and received from the piezoelectric vibrating plate can be focused in the direction according to the curvature. Further, since the laminated body is pressed and deformed while the piezoelectric vibrating plate is sandwiched by the sheet-shaped first and second flexible cables, it is possible to easily connect the bending piezoelectric vibrating plate and each flexible cable.

【0020】上記のような目的を達成するために、本発
明の構成は、前記振動子において、前記圧電振動板と、
前記整合層とに溝が形成され、配列振動子を形成するこ
とを特徴とする。
In order to achieve the above object, the structure of the present invention is such that, in the vibrator, the piezoelectric diaphragm and
A groove is formed in the matching layer to form an array vibrator.

【0021】この構成によれば、配列タイプの振動子の
作成を配線等も含めて容易に行うことができる。
According to this structure, it is possible to easily form an array type vibrator including wiring and the like.

【0022】上記のような目的を達成するために、本発
明の構成は、前記切欠き溝に硬化後に柔軟性を有する
着剤が充填されていることを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the constitution of the present invention is characterized in that the cutout groove is filled with an adhesive having flexibility after being hardened .

【0023】この構成によれば、切欠き溝が形成された
圧電振動板の強度を維持しつつ湾曲形状を得ることがで
きる。
According to this structure, it is possible to obtain a curved shape while maintaining the strength of the piezoelectric vibrating plate in which the notch groove is formed.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
(以下、実施形態という)を図面に基づき説明する。図
1には、本実施形態の超音波振動子10を押圧変形させ
ている状態が示されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT A preferred embodiment of the present invention (hereinafter referred to as an embodiment) will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a state in which the ultrasonic transducer 10 of this embodiment is deformed by pressing.

【0025】まず、前記超音波振動子10の構成を説明
する。本実施形態の場合、超音波振動子10は、凹曲面
形状の上面を有するバッキング材12の上に、第1フレ
キシブルケーブル14、圧電振動板16、第2フレキシ
ブルケーブル18、第1整合層20、第2整合層22と
が順次積層配置された積層体24を形成し、各部材間に
は熱硬化型の接着剤が介在している。なお、本実施形態
の場合、二重の整合層を有する例を説明するが、整合層
の枚数は任意に変更可能である。
First, the structure of the ultrasonic transducer 10 will be described. In the case of the present embodiment, the ultrasonic transducer 10 includes the first flexible cable 14, the piezoelectric vibrating plate 16, the second flexible cable 18, the first matching layer 20, on the backing material 12 having the concave curved upper surface. The second matching layer 22 and the second matching layer 22 are sequentially laminated to form a laminated body 24, and a thermosetting adhesive is interposed between the respective members. In the case of this embodiment, an example having a double matching layer will be described, but the number of matching layers can be arbitrarily changed.

【0026】前記バッキング材12は、例えばエポキシ
樹脂を主体にタングステン等の金属を混入させて成る硬
質材料で形成され、上面の曲面は前記圧電振動板16で
送受信される超音波ビームの走査方向に直交する方向に
おいて、所定の曲率(例えば、曲率半径20mm;曲率
≒焦点距離)で凹面が形成されている。このバッキング
材12は前記圧電振動板16の裏面側で当該圧電振動板
16からの超音波振動の機械的なダンピングを行い、周
波数帯域を広くする機能を有している。
The backing material 12 is made of, for example, a hard material mainly made of epoxy resin and mixed with metal such as tungsten, and the curved surface of the upper surface is in the scanning direction of the ultrasonic beam transmitted and received by the piezoelectric vibrating plate 16. In the orthogonal direction, a concave surface is formed with a predetermined curvature (for example, radius of curvature 20 mm; curvature ≈ focal length). The backing material 12 has the function of widening the frequency band by mechanically damping the ultrasonic vibration from the piezoelectric vibrating plate 16 on the back surface side of the piezoelectric vibrating plate 16.

【0027】前記バッキング材12の凹曲面の上には、
薄いシート状のフレキシブル配線基板からなる第1フレ
キシブルケーブル14が配置され、圧電振動板16の下
面側に形成された図示しない単一もしくは複数の電極に
接続可能になっている。同様に、圧電振動板16にも単
一もしくは複数の図示しない電極が形成され第2フレキ
シブルケーブル18が接続可能になっている(なお、単
一の電極に接続する場合、後述するが、接着剤による硬
化後、溝入れによって切断し、素子として分割すること
もできる)。本実施形態の場合、前記第1フレキシブル
ケーブル14はシグナルリード薄板として機能し、第2
フレキシブルケーブル18はグランドリード薄板として
機能して、前記圧電振動板16に所定の駆動電圧を印加
すると共に、生体で反射した超音波ビームに基づく信号
を図示しない超音波診断装置に送出している。
On the concave curved surface of the backing material 12,
A first flexible cable 14 made of a thin sheet-shaped flexible wiring board is arranged and can be connected to a single or a plurality of electrodes (not shown) formed on the lower surface side of the piezoelectric vibrating plate 16. Similarly, a single or a plurality of electrodes (not shown) are formed on the piezoelectric vibrating plate 16 so that the second flexible cable 18 can be connected (when connecting to a single electrode, an adhesive agent will be described later). After curing, can be cut by grooving and divided into elements). In the case of this embodiment, the first flexible cable 14 functions as a signal lead thin plate, and
The flexible cable 18 functions as a ground lead thin plate, applies a predetermined drive voltage to the piezoelectric vibrating plate 16, and sends a signal based on the ultrasonic beam reflected by the living body to an ultrasonic diagnostic apparatus (not shown).

【0028】前記圧電振動板16は単体タイプの振動素
子でも複数の振動素子がアレイ状に配列されたアレイタ
イプのものでもよいが、本実施形態では、遅延制御によ
り振動素子配列方向の超音波ビームのフォーカシングが
可能なアレイタイプの振動素子を例にとって説明してい
る。この圧電振動板16は図2(a)に示すように、図
中矢印A方向に配列された複数の短冊状の振動素子16
aから形成されている。そして、各振動素子16aの送
受信波を遅延させることによって、矢印A方向のフォー
カスを行うことができる。
The piezoelectric vibrating plate 16 may be a single-type vibrating element or an array type in which a plurality of vibrating elements are arranged in an array. In the present embodiment, the ultrasonic beam in the vibrating element arrangement direction is controlled by delay control. An array type vibration element capable of focusing is described as an example. As shown in FIG. 2A, the piezoelectric vibrating plate 16 has a plurality of strip-shaped vibrating elements 16 arranged in the direction of arrow A in the figure.
It is formed from a. Then, by delaying the transmission / reception wave of each vibrating element 16a, it is possible to perform focusing in the arrow A direction.

【0029】本実施形態で使用する圧電振動板16は、
図2(a)に示すように前記振動素子16aの配列方向
と直交する方向(図中矢印B方向)に複数の切欠き溝2
6が形成され、図中矢印C方向から外力を加えることに
よって、図2(b)に示すように、湾曲させることがで
きる。この時、前記切欠き溝26にシリコーンゴムのよ
うに硬化時でも柔軟性を維持できる接着剤を充填するこ
とによって、強度を維持することができる。なお、図2
(b)は図2(a)の状態を裏返しにして湾曲させた状
態を示している。また、圧電振動板16として、複合圧
電材料を使用することもできる。
The piezoelectric vibrating plate 16 used in this embodiment is
As shown in FIG. 2A, a plurality of cutout grooves 2 are formed in a direction (arrow B direction in the drawing) orthogonal to the array direction of the vibration elements 16a.
6 is formed, and by applying an external force from the direction of arrow C in the figure, it can be bent as shown in FIG. 2 (b). At this time, strength can be maintained by filling the notch groove 26 with an adhesive such as silicone rubber that can maintain flexibility even when cured. Note that FIG.
2B shows a state in which the state of FIG. 2A is turned upside down and curved. A composite piezoelectric material can also be used as the piezoelectric vibrating plate 16.

【0030】さらに、前記第2フレキシブルケーブル1
8の上面には厚さがλ/4に相当する第1整合層20、
第2整合層22が配置され、前記圧電振動板16等の音
響インピーダンスと、被検体である生体の音響インピー
ダンスとの整合を行うことによって、超音波の伝達性の
向上を図っている。
Further, the second flexible cable 1
On the upper surface of 8, a first matching layer 20 having a thickness of λ / 4,
The second matching layer 22 is provided to match the acoustic impedance of the piezoelectric vibrating plate 16 and the acoustic impedance of the living body, which is the subject, to improve the transmissibility of ultrasonic waves.

【0031】次に、上述したような構成部材からなる超
音波振動子10の製造方法について説明する。
Next, a method of manufacturing the ultrasonic vibrator 10 made of the above-mentioned components will be described.

【0032】まず、図示しない固定治具等の上にバッキ
ング材12を載置し、上面の凹面部に接着剤(例えば、
熱硬化型接着剤)を塗布する。続いて、第1フレキシブ
ルケーブル14を積層し、その上面に接着剤を塗布し、
圧電振動板16を積層し、その上面に接着剤を塗布し、
第2フレキシブルケーブル18を積層配置する。そし
て、再度、接着剤を第2フレキシブルケーブル18の上
面に塗布する。さらに、第1整合層20、接着剤、第2
整合層22の順に積層して、積層体24を形成し、積層
工程を終了する。この時点では、圧電振動板16は、図
2(a)に示すように、フラット形状を呈している。同
様に、第1,第2フレキシブルケーブル14,18及び
第1,第2整合層20,22もフラット形状を呈してい
る。つまり、積層体24がフラット形状を呈している。
First, the backing material 12 is placed on a fixing jig or the like (not shown), and an adhesive (for example,
Apply a thermosetting adhesive). Subsequently, the first flexible cable 14 is laminated, and an adhesive is applied to the upper surface thereof,
The piezoelectric vibrating plate 16 is laminated, and an adhesive is applied on the upper surface thereof,
The second flexible cable 18 is arranged in layers. Then, the adhesive is applied to the upper surface of the second flexible cable 18 again. Further, the first matching layer 20, the adhesive, the second
The matching layers 22 are stacked in this order to form a stacked body 24, and the stacking process is completed. At this point, the piezoelectric diaphragm 16 has a flat shape as shown in FIG. Similarly, the first and second flexible cables 14 and 18 and the first and second matching layers 20 and 22 also have flat shapes. That is, the laminated body 24 has a flat shape.

【0033】続いて、図示しない加圧装置に設けられ、
上下動作自在な加圧板28によって、前記積層体24を
上方から押下する。前記加圧板28の下面(押圧面)形
状は前記バッキング材12の上面形状に対応した凸形状
を有する略蒲鉾形状を呈し、均一な所定圧力で前記積層
体24の上方から当該積層体24を押下することができ
る。この結果、積層体24はバッキング材12の上面形
状及び加圧板28の下面形状に従って図1に示すように
湾曲すると共に、相互の部材が密着する。この時、各部
材間に塗布した接着剤の過剰部分が各接着層から押し出
され、最適な厚さの接着層を形成する。
Subsequently, a pressure device (not shown) is provided,
The laminated body 24 is pressed down from above by a pressure plate 28 that is vertically movable. The lower surface (pressing surface) of the pressure plate 28 has a substantially semi-cylindrical shape having a convex shape corresponding to the upper surface shape of the backing material 12, and presses the laminate 24 from above the laminate 24 with a uniform predetermined pressure. can do. As a result, the laminated body 24 is curved as shown in FIG. 1 in accordance with the shape of the upper surface of the backing material 12 and the shape of the lower surface of the pressure plate 28, and mutual members are in close contact with each other. At this time, the excess portion of the adhesive applied between the members is extruded from each adhesive layer to form an adhesive layer having an optimum thickness.

【0034】そして、加圧板28が積層体24を押下し
た状態で接着剤の硬化を行う。例えば、接着剤として熱
硬化型接着剤を使用している場合には、前述の押圧状態
を維持したまま熱硬化炉等に投入し、所定時間の硬化処
理を行う。その後、押圧を解放すれば、湾曲面を有する
超音波振動子10が完成する。
Then, the adhesive is cured with the pressure plate 28 pressing the laminate 24. For example, when a thermosetting adhesive is used as the adhesive, it is placed in a thermosetting oven or the like while maintaining the above-mentioned pressed state, and a curing treatment is performed for a predetermined time. After that, when the pressure is released, the ultrasonic transducer 10 having the curved surface is completed.

【0035】このように、あらかじめ設定されたバッキ
ング材12の曲面形状に応じて、積層体24を湾曲させ
ることによって、圧電振動板16で送受信される超音波
ビームを図2(a)中の矢印B方向において集束させる
ことが可能になり、音響レンズを用いることなく超音波
ビームのフォーカスを行うことができる。また、前記第
1,第2フレキシブルケーブル14,18はシート状を
呈し、圧電振動板16の表裏面に容易に密着させること
ができると共に、湾曲する圧電振動板16上に形成され
ている電極と前記第1,第2フレキシブルケーブル1
4,18との位置決め接続を容易かつ一括して行うこと
ができるので製造が容易になる。
As described above, by bending the laminate 24 in accordance with the preset curved surface shape of the backing material 12, the ultrasonic beam transmitted and received by the piezoelectric diaphragm 16 is indicated by the arrow in FIG. 2 (a). It becomes possible to focus in the B direction, and the ultrasonic beam can be focused without using an acoustic lens. In addition, the first and second flexible cables 14 and 18 have a sheet shape and can be easily brought into close contact with the front and back surfaces of the piezoelectric vibrating plate 16, and also have electrodes formed on the bending piezoelectric vibrating plate 16. The first and second flexible cables 1
Since the positioning connection with the Nos. 4 and 18 can be performed easily and collectively, the manufacturing becomes easy.

【0036】そして、従来のように音響レンズを使用す
ることなくフォーカスが可能になるため入力パワーに対
する出力パワーの減衰が少なく効率的な超音波探触子の
駆動を行うことができると共に、必要以上の入力パワー
を必要としないため探触子表面の温度上昇を低減するこ
とができる。また、受信時においても同様に効果が期待
できる。また、バッキング材の上面形状に応じて容易に
超音波ビームの方向を決定することが可能になりビーム
特性の改善が容易になる。
Since focusing can be performed without using an acoustic lens as in the conventional case, the output power is less attenuated with respect to the input power, and the ultrasonic probe can be efficiently driven, and more than necessary. Since the input power of 1 is not required, the temperature rise on the probe surface can be reduced. Further, the same effect can be expected at the time of reception. Further, the direction of the ultrasonic beam can be easily determined according to the shape of the upper surface of the backing material, and the beam characteristics can be easily improved.

【0037】なお、本実施形態ではバッキング材の上面
を凹面形状とした場合を例にとって説明したが、必要に
応じて凸面形状としてもよい。また、本実施形態では、
圧電振動板を湾曲させるために複数の切欠き溝を形成す
る例を説明したが、前記溝に沿った方向で完全に分離し
ても本実施形態と同様に湾曲及びフレキシブルケーブル
との接続を容易に行うことができる。また、本実施形態
での接着剤硬化後に、ダイシング・ソーによって、溝入
れを行い、配列振動素子に分割することも可能である。
In this embodiment, the case where the upper surface of the backing material has a concave shape has been described as an example, but it may have a convex shape if necessary. Further, in this embodiment,
Although an example of forming a plurality of notched grooves to bend the piezoelectric vibrating plate has been described, even if it is completely separated in the direction along the grooves, it is easy to bend and connect with a flexible cable as in the present embodiment. Can be done. Further, after the adhesive is cured in the present embodiment, it is also possible to perform grooving with a dicing saw and divide the array vibration element.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明によれば、湾曲形状を有する圧電
振動板を含む超音波振動子を容易に製造することが可能
になり、音響レンズを用いることなく超音波ビームの集
束を行い焦点形成を行うことができる。
According to the present invention, it becomes possible to easily manufacture an ultrasonic vibrator including a piezoelectric vibrating plate having a curved shape, focus an ultrasonic beam without using an acoustic lens, and form a focus. It can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の実施形態に係る超音波振動製造方法
及び超音波振動子の構成概念図である。
FIG. 1 is a structural conceptual diagram of an ultrasonic vibration manufacturing method and an ultrasonic vibrator according to an embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の実施形態に係る超音波振動子の圧電
振動板を説明する説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a piezoelectric vibrating plate of the ultrasonic vibrator according to the embodiment of the invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 超音波振動子、12 バッキング材、14 第1
フレキシブルケーブル、16 圧電振動板、18 第2
フレキシブルケーブル、20 第1整合層、22 第2
整合層、24 積層体、26 切欠き溝、28 加圧
板。
10 Ultrasonic transducer, 12 Backing material, 14 1st
Flexible cable, 16 Piezoelectric diaphragm, 18 2nd
Flexible cable, 20 first matching layer, 22 second
Matching layer, 24 laminated body, 26 notch groove, 28 pressure plate.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−280097(JP,A) 特開 平7−174194(JP,A) 特開 昭63−128899(JP,A) 特開 昭58−120397(JP,A) 特開 昭60−114239(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04R 17/00 330 H04R 17/00 332 A61B 8/00 G01N 29/24 502 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-8-280097 (JP, A) JP-A-7-174194 (JP, A) JP-A-63-128899 (JP, A) JP-A-58- 120397 (JP, A) JP 60-114239 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H04R 17/00 330 H04R 17/00 332 A61B 8/00 G01N 29 / 24 502

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 超音波の走査方向に対し直交する方向に
所定曲率を持った上面を有する硬質のバッキング材の上
面に、シグナルリード薄板として機能するシート状の第
1フレキシブルケーブルと、前記走査方向と平行な切欠
き溝が、超音波の走査方向に対し直交する方向に複数形
成され、表裏面の少なくとも一方面が分割された圧電振
動板と、グランドリード薄板として機能するシート状の
第2フレキシブルケーブルと、一層以上の整合層と、を
順次積層して積層体を形成する積層工程と、 前記積層体の上方または下方より圧力を加え、前記第1
フレキシブルケーブル及び第2フレキシブルケーブルに
よって前記圧電振動板を表裏面から挟み込んだ状態で、
前記バッキング材の上面形状に沿った形状に当該積層体
を押圧変形する変形工程と、 を含むことを特徴とする超音波振動子の製造方法。
1. A sheet-shaped first flexible cable which functions as a signal lead thin plate on the upper surface of a hard backing material having an upper surface having a predetermined curvature in a direction orthogonal to the scanning direction of ultrasonic waves, and the scanning direction. A plurality of cutouts parallel to the ultrasonic wave are formed in a direction orthogonal to the scanning direction of the ultrasonic wave, and a piezoelectric vibrating plate having at least one of the front and back surfaces divided, and a sheet-shaped second flexible plate that functions as a ground lead thin plate. A laminating step of sequentially laminating the cable and one or more matching layers to form a laminated body; and applying pressure from above or below the laminated body to form the first laminated body .
For flexible cables and second flexible cables
Therefore, with the piezoelectric diaphragm sandwiched from the front and back,
A method of manufacturing an ultrasonic transducer, comprising: a deforming step of pressing and deforming the laminated body into a shape along the upper surface shape of the backing material.
【請求項2】 請求項1記載の製造方法において、 前記変形工程は、前記バッキング材の上面形状に対応し
た形状を持った押圧面を有する加圧板によって積層体を
押圧変形させることを特徴とする超音波振動子の製造方
法。
2. The manufacturing method according to claim 1, wherein in the deforming step, the laminate is pressed and deformed by a pressing plate having a pressing surface having a shape corresponding to an upper surface shape of the backing material. Ultrasonic transducer manufacturing method.
【請求項3】 請求項1または請求項2記載の製造方法
において、 第1フレキシブルケーブルと圧電振動板の2面のうちの
一方の電極間、及び第2フレキシブルケーブルと圧電振
動板の2面のうちの他方の電極間の接続を、前記積層体
の押圧変形と同時に行うことを特徴とする超音波振動子
の製造方法。
3. The manufacturing method according to claim 1 or 2, wherein between one of the electrodes of the two surfaces of the first flexible cable and the piezoelectric diaphragm, and between the two surfaces of the second flexible cable and the piezoelectric diaphragm. A method for manufacturing an ultrasonic transducer, wherein the connection between the other electrodes is performed simultaneously with the pressing deformation of the laminate.
【請求項4】 請求項1から請求項3のいずれかに記載
の製造方法において、 さらに、 前記バッキング材と前記積層体の間、及び前記積層体の
積層間に接着剤を介在させる工程と、 前記変形工程の押圧状態を維持したまま前記接着剤を硬
化させる硬化工程と、 を含むことを特徴とする超音波振動子の製造方法。
4. The manufacturing method according to claim 1, further comprising the step of interposing an adhesive between the backing material and the laminate, and between the laminates. And a curing step of curing the adhesive while maintaining the pressed state of the deforming step.
【請求項5】 請求項4記載の製造方法において、 硬化工程の後、配列振動子に分割するために、前記積層
体に溝を形成する溝形成工程を含むことを特徴とする超
音波振動子の製造方法。
5. The ultrasonic transducer according to claim 4, further comprising a groove forming step of forming a groove in the laminate for dividing into array transducers after the curing step. Manufacturing method.
【請求項6】 超音波の走査方向に対し直交する方向に
所定曲率を持った上面を有する硬質のバッキング材と、 前記バッキング材の上面形状に沿って湾曲させるために
前記走査方向と平行な切欠き溝が、超音波の走査方向に
対し直交する方向に複数形成され、表裏面の少なくとも
一方面が分割された湾曲可能な圧電振動板と、 前記圧電振動板の湾曲形状に沿って湾曲した一層以上の
整合層と、 を含み、 前記圧電振動板の表裏面には、当該圧電振動板を挟み込
み、シグナルリード薄板及びグランドリード薄板として
機能するシート状のフレキシブルケーブルが密着配置さ
れていることを特徴とする超音波振動子。
6. A hard backing material having an upper surface having a predetermined curvature in a direction orthogonal to the scanning direction of ultrasonic waves, and a cut parallel to the scanning direction for curving along the shape of the upper surface of the backing material. A plurality of notch grooves are formed in a direction orthogonal to the scanning direction of ultrasonic waves, and a bendable piezoelectric vibrating plate in which at least one of the front and back surfaces is divided, and a single layer curved along the curved shape of the piezoelectric vibrating plate The above matching layer is included, and the piezoelectric diaphragm is sandwiched between the front and back surfaces of the piezoelectric diaphragm.
As signal lead thin plate and ground lead thin plate
An ultrasonic transducer in which functional sheet-shaped flexible cables are closely arranged.
【請求項7】 請求項6記載の超音波振動子において、 前記圧電振動板と、前記整合層とに溝が形成され、配列
振動子を形成することを特徴とする超音波振動子。
7. The ultrasonic vibrator according to claim 6, wherein a groove is formed in the piezoelectric vibrating plate and the matching layer to form an arrayed vibrator.
【請求項8】 請求項記載の超音波振動子において、 前記切欠き溝に硬化後に柔軟性を有する接着剤が充填さ
れていることを特徴とする超音波振動子。
8. The ultrasonic vibrator according to claim 6 , wherein the cutout groove is filled with an adhesive agent having flexibility after being hardened .
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